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        簡(jiǎn)述渝長(zhǎng)擴(kuò)能項(xiàng)目C60 高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)與應(yīng)用

        2021-03-31 08:11:34
        商品與質(zhì)量 2021年11期
        關(guān)鍵詞:試配硅粉礦渣

        重慶興投實(shí)業(yè)有限公司 重慶 401319

        1 工程概況

        御臨河特大橋起始于K10+391.081,終止于K11+275,橋長(zhǎng)844.5m,斜跨御臨河和渝懷鐵路。該橋地處地貌為侵蝕地貌,河面寬大概237m,河谷寬大概280m,軸線地面高程251.60-140.46-246.50m,相對(duì)高差約為111.14m,孔跨布置為:5×40+(110+210+110)+4×40(右幅),3×40+3×40+(110+210+110)+5×40(左幅),主橋?yàn)榇罂缍冗B續(xù)鋼構(gòu)橋,引橋?yàn)檠b配式先簡(jiǎn)支后結(jié)構(gòu)連續(xù)T 梁。引橋橋臺(tái)采用U 型重力式橋臺(tái),基礎(chǔ)采用擴(kuò)大基礎(chǔ);橋墩采用圓柱墩、柜形墩,基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)。主橋下部構(gòu)造采用雙肢等截面實(shí)體薄壁墩,橫橋向墩寬8.5m,單肢墩厚為2.5m,雙肢間凈距為5.0m,墩高73m;過(guò)渡墩采用空心薄壁墩,最高墩高58m,平均墩高為52m??招谋”诙战孛娉叽鐬?.0m×3.0m,壁厚0.6m。全橋共設(shè)計(jì)樁徑2m、2.2m、2.5m的樁基礎(chǔ)94 根,均按嵌巖樁設(shè)計(jì);40m 預(yù)制T 梁155 榀,均為后張法預(yù)應(yīng)力T 梁。御臨河特大橋的設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為設(shè)計(jì)速度:100km/小時(shí);汽車(chē)荷載:公路一Ⅰ級(jí);洪水頻率按1/300 考慮,設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期:100 年;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全等級(jí)為一級(jí),結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)為1.1;地震基本烈度為Ⅵ度,地震動(dòng)峰值加速度為0.05g,按Ⅶ設(shè)防。設(shè)計(jì)風(fēng)速:27.5m/s。航道標(biāo)準(zhǔn):御臨河為規(guī)劃Ⅵ級(jí)通航。橋梁寬度為16.5m,內(nèi)外側(cè)設(shè)置50cm 寬的墻式防撞護(hù)攔,單幅橋面凈寬為15.50m。施工要求高,安全風(fēng)險(xiǎn)較大。

        2 配合比設(shè)計(jì)思路

        御臨河特大橋主體工程根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》。JTGD60-2015 設(shè)計(jì)壽命為100 年,橋面混凝土泵送高度最高達(dá)75 米。耐久性和強(qiáng)度是高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)主要的指標(biāo),在滿(mǎn)足耐久性和強(qiáng)度的同時(shí),必須考慮水化熱、收縮徐變及工作性。故采用“礦渣粉+硅粉+聚羧酸高性能減水劑”的思路,混凝土試配中摻加S95 級(jí)礦渣粉、SF 型硅粉和聚羧酸高性能減水劑。

        根據(jù)《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》JGJ55-2011 的要求,同時(shí)按照絕對(duì)體積法方法計(jì)算,配合比設(shè)計(jì)采用最小漿集比理論,最大密實(shí)度。滿(mǎn)足新拌混凝土工作性良好,且漿體恰好包裹住集料,在混凝土內(nèi)粗骨料之間的空隙由砂填補(bǔ),砂中的空隙由水泥填補(bǔ),硅粉和礦渣粉填補(bǔ)水泥留下的空隙。這樣形成最密實(shí)結(jié)構(gòu)。

        3 原材料的選擇

        (1)水泥:試配時(shí),采用華新水泥涪陵有限公司生產(chǎn)的華新牌P.O52.5 級(jí)普通硅酸鹽水泥。其強(qiáng)度很高,并且水化熱低、C3A含量低、標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量低。其物理性能見(jiàn)表1。

        (2)硅粉:用硅粉取代部分水泥摻入混凝土后可以充分的分散、填充在水泥顆粒的空隙之間,使?jié){體更為致密,硅粉的火山灰活性指數(shù)可達(dá)110,有效取代系數(shù)達(dá)3-4,尤其是對(duì)水泥水化后生成的Ca(OH)2有較強(qiáng)的吸收力,形成發(fā)育良好的硅酸鈣凝膠,大大提高混凝土的強(qiáng)度。該工程確定使用重慶惠橋交通科技有限公司提供的HQ 牌SF 型硅粉。檢測(cè)結(jié)果如下:二氧化硅含量92.3%;比表面積18.5m2/kg;燒失量3.65%;含水率0.5%;活性指數(shù)93.5%。

        (3)礦渣粉:摻入適量礦渣粉,改善混凝土流動(dòng)性,降低水泥水化熱,提高混凝土抗?jié)B能力,進(jìn)入后期改善混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu),提高抗?jié)B和抗腐蝕能力?;炷翐饺肽ゼ?xì)礦渣粉后能延緩膠凝材料的水化速度,使混凝土的凝結(jié)時(shí)間延長(zhǎng),有利于高溫季節(jié)混凝土的輸送和施工。本工程采用的是重慶祥眾新型建材有限公司S95 級(jí),檢測(cè)結(jié)果如下:比表面積459m2/kg;流動(dòng)度比102%;7d 活性指數(shù)80%;28d 活性指數(shù)97%。

        (4)細(xì)骨料:采用中砂,細(xì)度模數(shù)大于2.6,一般在2.7~3.1之間,含泥量(重量比)不大于2%,泥塊含量(重量比)不大于0.5%,并且通過(guò)直徑315um 篩孔的顆粒含量不少于15%。本工程采用湖南岳陽(yáng)細(xì)度模數(shù)MX2.7~2.9 之間的中砂。

        (5)粗骨料:粗骨料采用最大粒徑不大于20mm,同時(shí)要求隱含在粗骨料中的針片狀顆粒含量不大于5%,含泥量不大于0.5%,泥塊含量(重量比)不大于0.2%,粗骨料巖石的抗壓強(qiáng)度與混凝土強(qiáng)度之比不小于1.5,本工程采用重慶市巴南天順砂石廠5-10mm 和10-20mm 兩種規(guī)格碎石,巖體抗壓強(qiáng)度為116MPa。

        (6)外加劑:外加劑摻入量對(duì)混凝土整體工作性能有重要影響,使用量事先經(jīng)過(guò)精密計(jì)算、試驗(yàn)室科學(xué)配比、現(xiàn)場(chǎng)試配調(diào)整得到的合理?yè)饺肓?,已求最?yōu)的摻入量。做混凝土的試配試驗(yàn):針對(duì)不同配方的減水劑選擇不同摻量,測(cè)定初始狀態(tài)、30 分鐘、60 分鐘、90 分鐘的混凝土坍落度和擴(kuò)展度。通過(guò)結(jié)果對(duì)比,最后選擇與混凝土坍落度和擴(kuò)展度比較好的重慶迪翔建材有限公司DXPC-1 緩凝型聚羧酸鹽高性能減水劑。其摻量2.0%為最佳。

        (7)拌合用水:地下水。

        4 混凝土配合比設(shè)計(jì)

        (1)試配強(qiáng)度按下式計(jì)算(fcu,0):fcu,0 ≥1.15fcu,kfcu,0=1.15*60=69.0(MPa)式中fcu,0 為混凝土試配強(qiáng)度,fcu,k 為混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

        (2)確定砂率。根據(jù)篩分試驗(yàn)確定5-10mm 和10-20mm的碎石的組成比例是2.6:7.4;采用四個(gè)不同的砂率35%、36%、37%、38%分別和碎石混合后做表觀密度試驗(yàn),經(jīng)試驗(yàn)對(duì)比當(dāng)砂率為36%時(shí)混合表觀密度最大為2680kg/m3。取基準(zhǔn)砂率為36%試拌,根據(jù)混凝土狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整。

        (3)通過(guò)原材料試驗(yàn)得出分析,根據(jù)配合比設(shè)計(jì)原則和工程施工的要求,依照相似工程的施工經(jīng)驗(yàn),得出下列相關(guān)參數(shù):混凝土中漿體體積取Vp=0.35,基準(zhǔn)水膠比取0.27?;炷林泻瑲饬喀?3%。采用體積法計(jì)算得到:膠材總量:560kg,水:151kg,聚羧酸減水劑摻量為2.0%,11.2kg。

        (4)選用砂率為36%。不同的摻量三個(gè)因素:水膠比、硅粉和礦渣粉,三個(gè)因素在三個(gè)不同的水平使用正交試驗(yàn)。三個(gè)水膠比分別為0.25、0.27、0.29;硅粉和礦渣粉的摻量為20%、22%、24%。水膠比為0.25,混凝土強(qiáng)度可以滿(mǎn)足要求,但是擴(kuò)展度偏低。會(huì)在試拌時(shí)粘底。當(dāng)水膠比為0.29。28 天強(qiáng)度可以滿(mǎn)足要求,7 天張拉強(qiáng)度有些偏低。根據(jù)施工要求及經(jīng)濟(jì)性最后確定混凝土的配比為:每立方米混凝土材料用量(kg)水泥:硅粉:礦渣粉:細(xì)骨料:粗骨料:水:減水劑=435:35:90:621:1106:150:11.5

        表1 水泥的物理性能指標(biāo)

        (5)凝結(jié)時(shí)間和坍落度損失的測(cè)定。該配合比凝結(jié)時(shí)間測(cè)定得出,初凝9 小時(shí)5 分,終凝12 小時(shí)35 分。并依次進(jìn)行了30min 和60min 的坍落度損失測(cè)定。

        (6)混凝土耐久性能校核。依據(jù)《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》JTGF80-1-2017 和《公路工程混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》JTG/T3310 的規(guī)定對(duì)該配比進(jìn)行耐久性校核。該配合比C60 混凝土耐久性檢驗(yàn)結(jié)果:混凝土電通量,檢測(cè)結(jié)果為900C;混凝土抗?jié)B等級(jí),檢測(cè)結(jié)果為P20。

        5 現(xiàn)場(chǎng)混凝土澆筑情況

        從2018 年12 月起御臨河特大橋C60 混凝土開(kāi)始施工,施工澆筑過(guò)程中混凝土施工性能控制得很好,混凝土硬化后的性能指標(biāo)均能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。在生產(chǎn)過(guò)程中出機(jī)坍落度控制在220-240mm,到施工現(xiàn)場(chǎng)時(shí)澆筑坍落度控制在210-230mm,泵送較為順利?;炷敛鹉:髿馀葺^少、顏色青黑色,很均勻。到2020年11 月底全部澆筑完成。澆筑過(guò)程中工地試驗(yàn)室人員從罐車(chē)卸料處隨機(jī)抽取混凝土制作試件,同條件養(yǎng)護(hù),7d 強(qiáng)度在60.5MPa 到64.5MPa 之間,28d 強(qiáng)度在65.0MPa 到74.5MPa 之間,7d 彈性模量在37.8GPa 到42.6GPa 之間。完全滿(mǎn)足7d 張拉和設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)要求。

        6 結(jié)語(yǔ)

        綜上所述,通過(guò)對(duì)C60 高性能混凝土配合比的設(shè)計(jì)思路,混凝土用相關(guān)原材料的選擇詳細(xì)分析,得出適合本項(xiàng)目混凝土配合比設(shè)計(jì)要求,從而促進(jìn)本項(xiàng)目施工進(jìn)程的有序進(jìn)行,在保證項(xiàng)目質(zhì)量的前提下,加快了項(xiàng)目的完成。

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